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球墨鑄鐵件結構優(yōu)化及材料選用及形成原因防止措施【一】、球墨鑄鐵件結構優(yōu)化及材料選用
球墨鑄鐵件結構優(yōu)化后，相對而言球墨鑄鐵件質量減輕，球墨鑄鐵件所受應力大，所以優(yōu)化方案是否合理，是成敗的關鍵。汽車上使用的許多球墨鑄鐵件承受的是高周疲勞應力，其失效的大部分原因是由疲勞斷裂引起的。球墨鑄鐵件一旦設計完成，如何保證其使用壽命是一個很重要的問題。
球墨鑄件設計企業(yè)通過CAE軟件進行模擬分析，計算出球墨鑄鐵件所受應力大小和受力部位。鑄造企業(yè)通過應力分析結果，結合所選用的球墨鑄鐵件材料，判斷是否能達到球墨鑄鐵件要求的疲勞壽命，如果鑄造企業(yè)盲目進行開發(fā)，一旦遇到球墨鑄鐵件結構或選擇球墨鑄鐵件材料不合理，會給企業(yè)造成較大損失。
選擇球墨鑄鐵件材料十分重要，許多企業(yè)將球墨鑄鐵件材料的抗拉強度作為球墨鑄鐵件所能承受應力大小的判斷依據，這種判斷方式值得商討。
其原因主要是系數大小的確定比較困難，如果沒有成熟的經驗積累，選擇抗拉強度作為設計依據會很困難。例如：在優(yōu)化球墨鑄鐵件托臂梁時，就遇到過球墨鑄鐵件所受應力和材料匹配的問題，初也是使用抗拉強度作為設計依據，球墨鑄鐵件所受應力和球墨鑄鐵件材料的抗拉強度按照1：1設計。
球墨鑄鐵件局部大應力達到609MPa，而選用的材料抗拉強度≥600MPa，屈服強度≥370MPa，抗拉強度實測值為650~680MPa。
臺架試驗結果：3個球墨鑄鐵件15萬次以內，全部發(fā)生斷裂，而臺架試驗的壽命要求是不小于60萬次。
【二】、機械球墨鑄鐵件形成原因防止措施
由于機械球墨鑄鐵件具有較高的強度、硬度、耐磨性、沖擊韌度，其減摩性、減震性和屈服強度都優(yōu)于鑄鋼，抗拉強度基本和鑄鋼不相上下，一般在400~1000MPa，因此被廣泛地應用在汽車、農機等行業(yè)。但是，由于機械球墨鑄鐵件的含碳量在3.7%左右和存在石墨化膨脹現象，會使機械球墨鑄鐵件在消失模鑄造過程產生一些缺陷，如皺皮、縮孔和縮松、氣孔、增碳和粘結等，這些缺陷的存在會直接影響機械球墨鑄鐵件的組織和性能，從而造成廢品率上升。因此，了解這些缺陷產生的原因，進而提出防治措施，減少缺陷的產生，提高機械球墨鑄鐵件的力學性能及其表面質量，從而使產品的合格率得到提高，提高經濟效益。
1.形成原因
這類缺陷一般出現在鑄鐵件的上部(對于大件)、側面(對于小薄壁件)和鑄鐵件的死角部位。這類缺陷的出現，會嚴重損害鑄鐵件的表面質量。
在生產消失模球鐵件時，一般都采用EPS作模樣材料，由于EPS分子式中含有苯環(huán)結構，含碳量較高(高達92%)，在高溫下氣化速度較慢，在進行澆注時，金屬液的充型速度比EPS模樣氣化速度高時，EPS泡沫塑料來不及完全氣化，其裂解產物液態(tài)聚苯乙烯的表面張力與高溫熔化的鐵液不同，進而會引起收縮，鐵液冷卻凝固后形成不連續(xù)的皺皮缺陷。
2防止措施
(l)選擇合適的泡沫塑料選用低密度的EPS或STMMA作模型材料能夠減少皺皮缺陷，因為模樣密度越低，模樣的質量越小，分 解所需要的熱量越少，氣化越容易，產生的分 解物的量也越少。
(2)提高澆注溫度和澆注速度澆注溫度高，可以改變鐵液的流動性，加快充型速度，而且能夠使模樣的分 解速度加快，在進行消失模鑄造時，機械球墨鑄鐵件鐵液的澆注溫度一般在1450~1470℃較好。加快澆注速度，一般由細流變粗流再變細流，澆注速度較快，可以保證足夠的熱量使泡沫塑料容易氣化，且能夠使鐵液迅速充滿型腔，減小皺皮缺陷的發(fā)生。
(3)提高涂料和型砂透氣性涂料和型砂的透氣性越好，越有利于泡沫模樣熱解產物的排出，減小皺皮缺陷的產生。
(4)通過在澆注系統中設置合適的集渣包。
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